A resource management scheme for the TT-SoC architecture

Abstract

The advance of computer chip manufacturing technology makes it possible to construct full-featured systems on a single chip, yielding a number of advantages.<br />One of which is that very efficient interconnects with high data rates are possible, since each component is part of the chip. However, there is the risk that the different components, if not properly separated, influence each other. Thus, even a low priority application might cause the operation of a highly critical real-time task to fail. To avoid such a situation the interactions between applications must be encapsulated.<br />To this end the TTSoC architecture uses a central time-triggered on-chip interconnect. This interconnect is protected by a guard, denoted Trusted Interface Subsystem (TISS), at each micro component to guarantee the correct operation.<br />The objective of this thesis is the design and implementation of a resource management infrastructure for the TT-SoC architecture. Resource management is important when resources are limited, which is not unusual for embedded systems. In particular, on battery operated devices power consumption should be kept at a minimum.<br />Dynamic resource management enables efficient usage of the resources, since they may be allocated on demand and freed when they are no longer needed. For the proposed resource management solution, the components which are involved, their mutual interfaces and the algorithms that run on the components are described and evaluated. Care is taken that the encapsulation, which is encouraged by the TT-SoC architecture, is preserved. This is achieved by dividing the system into trusted and non-trusted parts and by protecting the access to the components within the trusted part.<br />

Der Fortschritt der Chipfertigungstechnik ermöglicht es, ein voll funktionsfähiges System auf einem einzelnen Chip unterzubringen, wodurch sich viele Vorteile ergeben.<br />Einer der Vorteile ist die sehr effiziente Kommunikation der Komponenten untereinander.<br />Es besteht jedoch die Gefahr, dass die mitunter sehr verschiedenen Komponenten, sofern sie nicht entsprechend voneinander abgegrenzt sind, sich gegenseitig beeinträchtigen.<br />Dadurch kann selbst eine Applikation mit niedriger Priorität die Funktion einer sicherheitskritischen Echtzeitanwendung stören.<br />Um das zu vermeiden, benötigt man deterministische und vor unbeabsichtigten Eingriffen geschützte Schnittstellen.<br />Die TT-SoC Architektur, die auf einem zeitgesteuerten On-Chip Netz aufbaut, wurde für diese Zwecke entworfen.<br />Zugriffe auf das On-Chip Netz werden vom sogenannten Trusted Interface Subsystem (TISS) überwacht, wodurch eine korrekte Funktionsweise gewährleistet werden kann.<br />Das Ziel dieser Arbeit ist der Entwurf und die Implementierung einer Infrastruktur zur Ressourcenverwaltung für die TT-SoC Architektur.<br />Ressourcenverwaltung ist für Systeme wichtig, in denen nur wenig Ressourcen zur Verfügung stehen.<br />Im besonderen in batteriebetriebenen Geräten muss auf eine geringe Leistungsaufnahme geachtet werden.<br />Dynamische Ressourcenverwaltung erlaubt effiziente Nutzung der Ressourcen, da diese nur bei Bedarf angefordert werden und nach Gebrauch wieder für andere Anwendungen nutzbar sind.<br />In dieser Arbeit wird ein Lösungsansatz zur Ressourcenverwaltung vorgestellt. Weiters werden die dafür notwendigen Komponenten, die gegenseitigen Schnittstellen und die verwendeten Algorithmen erläutert.<br />Es wird dabei darauf geachtet, dass ``Encapsulation'' (Abkapselung), eine wichtige Eigenschaft der TT-SoC Architektur, nicht beeinträchtigt wird.<br />Dies wird dadurch erreicht, indem das System in vertrauenswürdige und nicht vertrauenswürdige Teile unterteilt wird, wobei der Zugriff auf Komponenten im vertrauenswürdigen Bereich überwacht wird.<br />